﻿ 宽浅吃水船型冲击环境特性分析
 舰船科学技术  2024, Vol. 46 Issue (3): 41-45    DOI: 10.3404/j.issn.1672-7649.2024.03.007 PDF

Analysis of impact environment characteristics of wide and shallow draft ship type
HAO Ning, WANG Wen, LI Cong, YE Fan
Marine Design and Research Institute of China, Shanghai 200011, China
Abstract: In the military confrontation with the enemy, quickly judging the damage condition of the ship is the key factor to defeat the enemy. According to the change of the natural frequency after the damage of the ship, simulate the survivability of the ship after being attacked, the database of natural frequency variation of ship under attack is constructed, and the damage location and damage degree of ship under attack can be quickly identified by using artificial intelligence neural network recognition method. This study provides a novel and effective method for damage identification of warship.
Key words: wide and shallow draft ship type     underwater explosion     impact response     impact environment
0 引　言

1 多域耦合爆炸仿真计算方法

 图 1 水下爆炸载荷示意图 Fig. 1 Diagram of underwater explosion load

 $P=p_0e^{-\frac{t}{\theta}}。$ (1)

 ${P}_{1}={K}_{1}\left(\frac{{W}^{\frac{1}{3}}}{R}\right)^{{A}_{1}} ，$ (2)

 $\theta ={K}_{2}{W}^{\frac{1}{3}}\left(\frac{{W}^{\frac{1}{3}}}{R}\right)^{{A}_{2}} 。$ (3)

2 舰船冲击环境描述

 图 2 冲击谱原理计算模型 Fig. 2 Shock spectrum principle calculation model

 ${\ddot{y}}_{i}+{w}_{i}^{2}(y-z)=0 ，$ (4)

 $\ddot{x}_i+w_i^2x=-\ddot{z}\left(t\right)。$ (5)

 $\dot{x}_i\left(t\right)=-\int_0^t\ddot{z}(\text{s)sin}w_i(t-s)\rm{d}s。$ (6)

 $V=wD，$ (7)
 $a=wV={w}^{2}D 。$ (8)

3 仿真计算

 图 3 船体水下爆炸仿真模拟示意图 Fig. 3 Hull underwater explosion simulation diagram

 图 4 冲击环境测点示意图 Fig. 4 Schematic diagram of impact environment measurement point

 图 5 水下爆炸数值仿真示意图 Fig. 5 Schematic diagram of numerical simulation of underwater explosion
4 计算结果分析

4.1 典型部位响应分析

 图 6 主甲板0.3L测点加速度响应曲线 Fig. 6 Acceleration response curve of 0.3L measuring point on main deck

 图 7 主甲板0. 5L测点加速度响应曲线 Fig. 7 Acceleration response curve of 0.5L measuring point on main deck

 图 8 主甲板0. 7L测点加速度响应曲线 Fig. 8 Acceleration response curve of 0.7L measuring point on main deck
4.2 宽浅吃水船型冲击环境分布特性

 图 9 船底板沿船长典型测点冲击谱示意图 Fig. 9 Schematic diagram of shock spectrum along typical measuring points of ship floor

 图 10 船中剖面不同甲板沿型深方向测点冲击谱示意图 Fig. 10 Schematic diagram of impact spectrum of measuring points along type depth direction on different decks in midship section

 图 11 船中剖面船底板沿船宽方向测点冲击谱示意图 Fig. 11 Schematic diagram of impact spectrum of measuring points along the width of ship floor in midship section

 图 12 宽浅吃水船各测点冲击环境示意图 Fig. 12 Schematic diagram of impact environment of each measuring point of a wide and shallow draft ship
5 结　语

1）船体首先受到水下爆炸冲击波打击，打击程度恶劣但作用时间短暂，气泡脉动打击的恶劣程度约为冲击波打击的1/10，但作用时间相对较长，对舰船的低频响应影响较大。

2）各甲板上沿船长方向，谱速度值和谱位移值在船中最大，分别向首尾递减，谱加速度受局部板架构件的高频振动影响较大，沿船长方向呈现不规则震荡变化。

3）同一甲板沿船宽方向，由于宽浅吃水船型沿船宽具有平缓线型，低频和中频阶段的冲击环境基本一致。在高频阶段，距离迎爆面越近，高频响应越大，但高频响应相差不大。

4）在同一肋位上，各甲板沿型深方向的谱速度随着型深增加而增加，谱位移相对无差别，在船长1/4L～3/4L处，同一肋位的3层甲板中，船底谱加速度最大。在船长其他位置，船底谱加速度呈现最小的现象，船舶设计者在考虑重要部位高频谱加速度冲击防护时，应减少重要位置局部构件的数量。

 [1] 汪玉, 华宏星. 实船水下爆炸冲击试验及防护技术[M]. 北京: 国防工业出版社, 2010. [2] 吴子奇, 王耀辉, 吕帅, 等. 水下爆炸作用下箱型梁舰船冲击环境数值研究[J]. 舰船科学技术, 2013, 35(3): 19-26. DOI:10.3404/j.issn.1672-7649.2013.03.005 [3] 姬秀滨. 小水线面双体船水下爆炸冲击环境特性分析[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2014. [4] 古滨, 郎天齐, 刘翠丹. 基于样本库方法的船舶冲击环境预报[J]. 舰船科学技术, 2013, 35(8): 12-17. [5] 刘翠丹. 船舶冲击环境工程化预报方法研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2013. [6] 尹群. 水面船舶设备冲击环境与结构抗冲击性能研究[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2006. [7] COLE R. H. Underwater explosions [M]. Princeton University Press: 1948. [8] 郝宁. 舰船远场水下爆炸低频冲击环境测试研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2020. [9] 刘云龙, 田昭丽, 张阿漫. 水下爆炸作用下单双层圆柱壳结构冲击损伤特性研究[J]. 振动与冲击, 2014, 33(22): 178-182.